10’ca bilim arasından: Zaman negatif yönde akabilir mi? Kuantum dünyasında cevap evet

Herkese bir pazar sabahından daha merhaba. Nasıl bir hafta geçirdiğinizi sormayacağım. Kadın cinayetleri ve vergiler derken iyi geçmesini çok da beklemiyorum. Boğucu gündemden çıkışımız yine bilim dünyası oldu. Hiç olmazsa bilim alanında açıklanan Nobel ödüllerini beklerken heyecan yaşadık. Benim için durum böyleydi.

Eğer siz Nobel haftasını iyi takip edemediyseniz üzülmeyin, kim ne ödül aldı şöyle kısa maddeler halinde yazıp daha detaylı okuma için linklerini üstüne bırakacağım:

🎈Nobel Tıp Ödülü mikroRNA alanındaki çalışmalarıyla Victor Ambros ve Gary Ruvkun’un oldu.

🎈Nobel Fizik Ödülü’nü yapay nöral ağlar üstüne çalışmalarıyla yapay zekanın babası Geoffrey Hinton ve John Hopfield aldı.

🎈Nobel Kimya Ödülü’nü yaşamın şifresi proteinleri çözen Demis Hassabis, John M. Jumper ve David Baker aldı.

Ben özellikle fizik ve kimya ödüllerinin dağıtılış şeklinden çok mutluyum. Nobel Fizik Ödülü kazananlardan Geoffrey Hinton, Google’dan ayrıldıktan sonra yakından takip ettiğim, güvendiğim bir isim. Hassabis ve Jumper’ın adını da daha önce burada AlphaFold çalışmalarıyla birçok kez andık. Ama bilim dünyası ödüllerin dağıtılış şeklinden pek memnun değil. Birtakım endişeleri var ve bunlar içi boş endişeler sayılmaz. Bu endişeleri “Nobel Ödülleri’nden ikisi yapay zekaya verilince: Akademinin yolu şaşar mı?” başlıklı haberimizde anlattık. Benim için haftanın favori yazısı da bu oldu.

Aslında haftanın geri kalanında ilginç başka bilim haberlerimiz de oldu ama girişi daha fazla uzatmamak için burada kesiyorum. Siz dilerseniz kategorimize buradan göz atabilirsiniz. Ama çok uzaklaşmayın. Sizi kuantumun ve beynin derinliklerine yolculuğa çıkaracağım.

⏰Zaman negatif yönde akabilir mi? Kuantum dünyasında cevap evet

Kuantum zaten başlı başına gizemlerle dolu bir alan. Şimdi ele alacağımız çalışma bu gizemi biraz daha artırıyor. Işığın temel parçacıkları olan fotonlar, bir malzemeye girdiğinde o malzemedeki atomlarla etkileşime girer. Bu etkileşim atomların fotonlardan gelen enerjiyi emerek elektronlarını daha yüksek enerji seviyelerine çekmesiyle mümkün olur. Sonrasında fotonlar dışarı çıkar ve atomlar normal hallerine geri döner. Yani burada süreç üç aşamalı: Işık içeri giriyor, atomlar ışıktan gelen enerjiyi emiyor, ışık dışarı çıkıyor.

Neden sonuç ilkesi ve Albert Einstein’ın genel görelilik teorisi böyle gerektiriyor. Hiçbir sonuç, nedenden önce gerçekleşemez ve genel göreliliğe göre kütlesi olan hiçbir şey ışıktan hızlı hareket edemez.

Ama kuantum söz konusu olduğunda klasik fiziğin pek çok ilkesinden vazgeçmek zorunda kaldığımız gibi şimdi neden sonuç ilkesinden de vazgeçmemiz gerekebilir.

Çünkü bilim insanları, rubidyum atomlarıyla yaptıkları bir deneyde fotonların daha atomlara girmeden dışarı çıktığını gördüler.

Araştırmacılar daha iyi gözlem yapabilmek için rubidyum atomlarını önce çok soğuttular, neredeyse mutlak sıfıra yakın soğukluklara indiğinde rubidyum atomlarının kendi iç hareketleri çok yavaşladı. Ardından da deney başladı ve fotonları çok soğuk rubidyum atom kümesinin üstünden geçirdiler. Ama bu sırada bu ışık parçacıklarının beklenenden daha önce atomdan çıktığını fark ettiler. Sanki fotonlar sürece bir adım önde başlıyordu, en ilginci de atomlar da daha fotonlar gelmeden uyarılmış gibi davranıyordu.

Yani burada tersten giden bir durum söz konusu. Daha açık olmak gerekirse böyle bir durumda atomun ne kadar süre uyarılmış halde kaldığını görmek için kuantum saati inşa edecek olsak saat ibresinin ileri doğru değil geriye doğru akması gerekir. Işık hızını aşan süratlerde zamanın negatif akması, sonuçların nedenlerden önce yaşanması beklenir çünkü.

Ama buna bakarak hemen geçmişi değiştirebileceğimiz ya da geleceği görebileceğimiz türden bir zaman yolculuğu hayal etmeyin. Çünkü burada görülen şey kuantum parçacıklarının madde ile etkileşime girdiklerinde görülen türden bir tuhaflık. Fotonlar atomlar tarafından tamamen emilmeden önce kümeyi terk ediyor gibi, sanki zamanı beklentilere meydan okuyacak kadar bükebiliyorlar.

Burada çarpıcı olan şey, ışığın kendisi olan fotonların ışıktan daha hızlı hareket etmesi.

arXiv’de yayınlanan deneyde rol alan bilim insanı Josiah Sinclair yanlış anlamalara mahal vermemek için satranç örneği üstünden gidiyor. Normal şartlarda bir satranç maçında her oyuncunun yaptığı hamle için bir geri sayım yapılır. Bu sayede maç sonunda oyuncuların yaptığı hamleler için ne kadar süre harcadığını görebiliriz. Şimdi bir de o saatlerin sıfır değil de negatif bir değer gösterdiğini hayal edin. Oyuncular sıfırın da altında zaman harcamış gibi bir görüntü ortaya çıkar. Fotonlarda gözlemlenen davranış da işte buna benziyor. Burada gördüğümüz negatif zaman, kuantum dünyasında alışık olduğumuz “süperpozisyon”, yani bir parçacığın aynı anda iki farklı durumda olmasıyla bağlantılı olabilir.

Bu keşif sayesinde bir zaman makinesi yapamayacağız belki ama kuantum bilgisayarlar konusunda dikkate değer çıktıları var. Kuantum bilgisayarlar bilgi taşımak ve işlemek için foton gibi parçacıklardan faydalanır. Bilim insanları fotonların atomlarla nasıl etkileşime girdiğini daha iyi anlayabilirse zamanlamanın tersine döndüğü durumlarda bile daha verimli kuantum sistemleri oluşturulabilir. Araştırmacılar hassas etkileşimleri kontrol altına alarak kararlı kuantum devreleri geliştirebilir. Şimdilik ekip keşfettikleri şeyin temelini anlamaya çalışıyor.

🗣️Şizofreni hastalarının duydukları sesin izinde

Bazı şizofreni hastalarında görülen belirtilerden biri de işitsel halüsinasyonlar, yani kafalarının içinde sesler duyuyorlar. Diziler, filmler bunu tasvir ederken genelde kişilerin duydukları seslere bir de kanlı canlı insan silueti ekliyor. Peki ya gerçekte şizofrenlerin beyinlerinin içinde ne oluyor? Bu sesler nereden geliyor? PLOS Biology’de yayınlanan yeni çalışma bunun izine düştü.

New York Üniversitesi Şanghay Beyin ve Bilişsel Bilimler Enstitüsü’nden bir grup araştırmacı, bu işitsel halüsinasyonların kaynağını saptamak için EEG’den faydalandı. Bu EEG’ler 20’si o sesleri duyan, 20’si de duymayan hastalara yerleştirildi. Daha sonra katılımcılara izlemeye aldılar ve yüksek sesle bir şey söylemelerini istediler. Araştırmacıların gördüğü şey dikkat çekiciydi.

Sağlıklı bireylerde beyin, konuşmaya hazırlanırken iç sesi tanıyabilmek için bir “tamamlayıcı deşarj” sinyali gönderiyor. Bu sinyal, kişinin kendi iç sesini bastırıyor ve böylece dışarıdan gelen seslerle iç sesleri ayırt etmesine yardımcı oluyor. Ancak işitsel halüsinasyon yaşayan kişilerde bu sinyal düzgün çalışmıyor. Bu da kişinin kendi iç sesini dış ses gibi algılamasına yol açıyor.

Bunun da ötesinde ses halüsinasyonu olan kişiler kendi iç sesini olması gerekenden daha yüksek ve yoğun bir şekilde duyuyor. Yani motor fonksiyonları iyi çalışmıyor. Bu da beynin konuşmaya hazırlanırken duyduğu iç sesleri daha güçlü şekilde algılamasına neden oluyor. Bu çalışmanın önemi de burada gizli: Bu sorunları öncelemek, şizofrenlerin sesler duymasını önleyecek tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olabilir.

🧠Beynimiz zamirlerle isimleri nasıl birbirine bağlıyor?

Türkçe cinsiyetsiz bir dil, en azından zamirler konusunda. Örneğin İngilizcede kadınları ifade etmek için “she”, erkekleri ifade etmek için “he” kullanılıyor. Fransızcada bu zamirler kadınlar için “elle”, erkekler için “il.” Hatta Fransızlar bunu bir adım ileriye taşıyarak koltuklara, ağaçlara, telefonlara cinsiyet atamış.

Burada ilginç olan şey şu: İnsanlar bir metni okurken ya da bir konuda konuşurken sonraki cümlelerde gelen zamirlerin neye işaret ettiğini anlayabiliyor. Nasıl oluyor da beyinleri bu kadar kolay bir şekilde zamirlerle kişiler arasında bağlantı kurabiliyor? Amsterdam’daki Hollanda Sinirbilim Enstitüsü’nün Başkanı Pieter R. Roelfsema öncülüğündeki bir ekip, epilepsi tedavisi gören hastalarda beynin öğrenme ve hafızadan sorumlu hipokampüsün rolünü mercek altına aldı.

Bu hastaların her birinin hipokampüslerine elektrotlar yerleştirildi. Bu sayede hasta bir şey yaparken hipokampüsteki beyin hücrelerinin aktivitesine göz atılabildi. Hipokampüsteki “kavram hücreleri”nin yani belli şeylere ayrılmış hücrelerin verdikleri tepkiler gözlemlendi. Örneğin beynimizdeki “Kıvanç Tatlıtuğ” hücresi, oyuncunun fotoğraflarını gördüğümüzde, adını duyduğumuzda ya da ismini bir yerde okuduğumuzda aktif hale geliyor. Aynı şey zamirleri gördüğümüzde de yaşanabiliyor mu?

Sorunun cevabını öğrenebilmek için araştırmacılar katılımcılara kavram hücrelerini harekete geçiren fotoğrafı bulana kadar birçok fotoğraf gösterdi. Burada önemli olan şey sadece bir şeye, örneğin Shrek’e cevap veren hücreyi bulmaktı. Hastalar daha sonra “Shrek ve Fiona akşam yemeği yiyordu. Ama o (he) şarabın birazını döktü” cümlesini okuduklarında sözkonusu hücre sadece Shrek’e değil “o” zamirine de tepki veriyordu. Katılımcılar aynı zamiri başka bir bağlamda başka bir cümlede gördüğünde beynin Shrek hücresi hiçbir tepki vermiyordu. Bu da hipokampüsteki hücrelerin zamirlerin işaret ettiği kişiyi dinamik bir şekilde izlediği anlamına geliyor.

Science dergisinde yayınlanan bu çalışmadan çıkaracağımız sonuç ne? Anılarımız hipokampüs sayesinde depolanıyor ama beynimizin bu bölgesi aynı zamanda dilden gelen ipuçlarını da dinamik bir şekilde izliyor. Böylece parçalı dilsel verilerden tutarlı anılar yaratabiliyoruz.

👁️‍🗨️Gözümüzden kaçmadı

🌚Güneş Sistemi’nde Dünya ve Ay’a benzer başka bir örnek yok. Diğer gezegenlerin ya birçok uydusu var ya da hiç yok. Oysa bizim sadece Ay’ımız var ve o da kütle olarak epey büyükçe kalıyor. Bu nedenle Ay’ın doğuş hikayesi üstüne epey yazılıp çiziliyor. Bunlardan en çok kabul göreni Ay’ın Dünya ve bir meteorun çarpışması sonucu ortaya çıktığı.

Ancak The Planetary Science Journal’da çıkan yeni bir araştırma bu düşünceye meydan okuyarak Ay’ın evlatlık olabileceğini söylüyor. Yani Ay Güneş Sistemi’nin başka bir yerinde doğup sonrasında Dünya’nın çekimine kapılmış olabilir. Pensilvanya Eyalet Üniversitesi’nden gökbilimci Darren Williams ve Michael Zugger birtakım hesaplamalar yaptıklarında Dünya gibi gezegenlerin yerçekimiyle uyduları kendilerine çekebileceklerini gördüler. Bu tezin doğru olup olmadığı tartışılır ama Ay’ın yapısının temelde Dünya ile aynı olduğunu unutmamak gerekiyor.

🌳1980’lerde arkeologlar Judean Çölü’ndeki bir mağarada bozulmamış bir tohumu gün yüzüne çıkardılar. Yıllar sonra Kudüs’teki Louis L. Borick Doğal Tıp Araştırma Merkezi’nin kurucusu Dr. Sarah Sallon tohumun ekildiğinde nasıl bir sonuç vereceğini görmek istedi. Ekimden beş hafta sonra ortaya küçük bir filiz çıkıverdi. Esas şaşırtıcı olansa tohumun bin yaşında olmasıydı. Şimdi bu tohumdan üç metre yüksekliğinde bir ağaç oluştu. Ancak ağaç ne çiçeklendi ne de meyve verdi.. Araştırmacılar ağacın DNA haritasını çıkararak bunun Commiphora cinsinin bir parçası olduğunu gördüler. Ancak tam olarak hangi türden olduğu muamma. Araştırmacılar muhtemelen soyu tükenmiş bir türden geldiğini düşünüyor. Ekip bu ağacın İncil’de adı geçen şifalı bir bitkiyle bağlantısı olabileceğine inanıyor.

🐘İnsanlar sağ ya da sol kolunu kullananlar olarak ikiye ayrılır. Fillerin kullanabilecekleri bir elleri yok ama onlar da hortumları hangi tarafa doğru kıvıracağına karar verebilir. Bilim insanları fillerin hortumlarındaki kırışıklıklara ya da bıyık uzunluklarına bakarak sağlak mı yoksa solak mı olduklarını anlayabileceğimizi söylüyor. Mesela solak fillerin hortumlarının sol tarafında daha fazla kırışıklık ve uzun bıyıklar varken, sağ tarafındaki bıyıklar kısa ve yere temas ettiği için aşınmış halde oluyor.

🤤Yemek yerken mutlu hissetmenizin sebebinin ne olduğunu hiç düşündünüz mü? Eğer düşündüyseniz ve bunun aroma ya da lezzetten gelen bir şey olduğunu düşünüyorsanız yanılıyorsunuz. Current Biology’de yayınlanan yeni çalışmaya göre beynimiz yutkunmayı sevdiği için mutlu olup daha fazla yiyoruz. Bunu da yemek borusu yiyecekleri işlerken beyne giden bir sinyal olan esneme reseptörü sağlıyor. Eğer bu reseptör kusurluysa anoreksiya ya da aşırı yeme gibi yeme bozuklukları ortaya çıkabiliyor. Tabii bu çalışma sirke sineklerinin larvaları üstünde yapılmış. Eğer aynı şey insanlar için geçerliyse gelecekte yeme bozukluklarına yardımcı olacak bir tedavi geliştirilebilir.

🤧Üzücü ama…

ABD’li milyarder Elon Musk’ın uzay planları, SpaceX’in elde ettiği her başarıyla daha da iddialı hale geliyor. Ancak bunun gerçekleştiğini görecek kadar uzun yaşayıp yaşamayacağı belli değil. Wall Street Journal’ın haberine göre uzmanlar milyarderin insanları Mars’a götürme konusundaki cesur planına şüpheyle yaklaşıyor. Teksas Üniversitesi’nden aerodinamik uzmanı Christopher Combs, insanların Mars’a seyahat etmesinin yeterince güvenli olmasının 15 ila 20 yıl alabileceğini söylüyor ki bu iyi ihtimal. Böyle bir durumda Musk 60’lı, 70’li yaşlarda olacak.

Kızıl Gezegen’e ulaşmak o kadar kolay bir iş değil. İki gezegenn minimum yakıtla uzay aracı göndermeye yetecek kadar yakın hizalanması her 26 ayda bir pencere açılıyor. Gelecekteki fırlatmaların tam olarak bu çizgide gerçekleşmesi gerekiyor. SpaceX’in uzay gemilerinin önümüzdeki 20 yıl içinde Mars’a gitmesi için yalnızca dokuz kez uygun pencere açılacak. Ufak bir hesaplama yapalım: Musk 53 yaşında. Bu 20 yılda en az bir mürettebatlı Mars görevi gerçekleştirmesi gerekiyor. Bu yılın zaten bu çeyreğinde bir pencere açılıyor. Bir sonraki de 2026’nın sonundan önce açılmayacak.

Musk da zaten 2020’deki bir konferansta “Eğer hızımızı artıramazsak Mars’a gitmeden önce nalları dikmiş olacağım. Mars’a gideceğimiz vakit ölü olmak istemiyorum. İşte benim arzum da bu” demişti.

🔖Yeni çıkanlar

“Yenilenebilir” diye bilinen kaynaklardan enerji sağlamak ve teknolojik ürünlerin imalatı için kayalarda ve diğer yaygın metallerin içinde eser miktarda bulunan nadir metallere muhtacız. Cep telefonları, bilgisayarlar, elektrikli araba motorları, jet uçakları, uydular, rüzgâr türbinleri, güneş panelleri bu nadir metaller olmadan imal edilemez. Öte yandan, bu metallerin çıkarılması sağlığa ve çevreye zararlı kimyasalların kullanıldığı, hiç de yenilenebilir olmayan son derece enerji yoğun bir süreç.

Kısa sürede çoksatar haline gelen ve on bir dile çevrilen kitabında Guillaume Pitron bu hammaddelerin tedarikini sağlamanın jeopolitik, ekonomik, çevresel ve toplumsal etkilerini ortaya koyuyor. Küresel iklim krizinin daha “yeşil” bir küresel enerji üretimiyle çözüleceği varsayımına meydan okuyan kitap aynı zamanda, bir düzine ülkede altı yıl boyunca yapılan araştırmalara dayanan titiz bir araştırmacı gazetecilik örneği.

👉Kitabı buradan temin edebilirsiniz.

Tanınmış arkeolog ve kuşkucu Kenneth Feder, çoksatanlar arasına giren bu kitabında okuru en kötü şöhretli arkeolojik sahtekârlıklardan, sözdebilimsel teorilerden ve öteden beri anlatılan beylik mitlerden geçmişin gerçek bilimsel gizemlerine kadar uzanan heyecan verici, eğlenceli ve eğitici bir yolculuğa çıkarıyor. Kayıp kıta Atlantis’in akıbetinden antik uzaylı astronotlar hipotezine; Amerika’yı ilk kimin keşfettiğinden Mısır piramitlerini kimin yaptığına; Cardiff Devi’nden Piltdown Adamı’na; Torino Kefeni’nin gerçek olup olmadığından psişik arkeolojiye ve Stonehenge’in amacına kadar uzanan birçok çarpıcı örnek üzerinden insanların hayal gücünü yıllardır tutsak alan, komplo teorilerine ilham veren ve milyonlarca insanın inandığı arkeolojik iddiaları tek tek ele alıyor. Ama bu iddiaları çürütmekle kalmayıp geçmişe arkeolojik, antropolojik, eleştirel ve bilimsel bir gözle nasıl bakılması gerektiğine ilişkin bir ders de veriyor.

İster arkeoloji öğrencisi, ister tarih meraklısı olun veya sadece geçmişin gizemlerine ve çılgınca iddialara ilgi duyuyor olun, Kenneth Feder sizi geçmişe ilişkin bildiğinizi sandığınız şeyleri sorgulamaya ve mitlerin ardındaki gerçek hikâyelere daha derinlemesine nüfuz etmeye teşvik edecek ve size, geçmişe ve geçmişin kalıntılarına bakarken gerçekleri kurgulardan ayırmanıza izin verecek bilimsel bir bakış ve kavramsal araçlar kazandıracak.

👉Kitabı buradan temin edebilirsiniz.

İnsanlığın kibri çoğu zaman hayvanları çok fazla hafife almasına, kendini üstün, onları değersiz görmesine sebep oldu. Hayvanların dünyasının ve iletişim yeteneklerinin ne kadar gelişkin olduğunu fark edebilmemiz için 21. yüzyılı beklememiz gerekti. Vinciane Despret bu kitabıyla hayvanların dünyasına bambaşka bir pencere açıyor; bilimsel tartışmaların ve yeni yeni gelişen terolengüistik alanının ışığında bizi bambaşka tasavvurlara sürüklüyor. Anlatılar oluşturmakta farklı farklı yöntemleri olan hayvanların sesine kulak vermeye davet ediyor. Örümcekler belki makinelerimizin gürültüsünden rahatsız olduklarını açıkça ifade ediyor. Vombatlar dışkılarıyla ördükleri duvarlarla kendi içinde son derece tutarlı bir kozmoloji yaratıyor. Kısa ömürlü ahtapotlar belki ölümden sonrasını hayal ediyor ve farkında olmadığımız bir yazıyla metinler bırakıyor.

Bilimden felsefi düşünceye geçen, insan canlılarla insan olmayan canlılar arasındaki sınırları bulanıklaştıran bir çalışma…

👉Kitabı buradan temin edebilirsiniz.

🤭Sanalda güldürenler

10’ca bilim arasından: Meğer dinozorları çifte bela yok etmiş